高三化学硝酸复习.ppt

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1、第三节 硝 酸,知识点1 硝酸的性质问题1：浓硝酸和“发烟硝酸”有何区别？硝酸具有哪些化学性 质？与盐酸、硫酸有何区别？1.物理性质,硝 酸,颜色、状态、气味：无色、液体、刺激性气味溶解性，挥发性：与水能以任意比互溶、易挥发质量分数在98%以上的硝酸称为发烟硝酸，常用的 浓硝酸质量分数约为69%,2.硝酸的化学性质,【思维延伸】,知识点2 硝酸盐问题2：硝酸盐有哪些共性？3.多数硝酸盐是无色晶体，极易溶于水。硝酸盐性质不稳定，加热易分 解放出O2，所以硝酸盐在高温、酸性条件时是强氧化剂。信息：（1）已知硝酸铜加热分解时只有二种变价元素，用试管收集 分解产生的气体后，将试管倒扣于一盛有足量水的水

2、槽中，水能充 满整个试管。请你写出硝酸铜受热分解反应方程式。（2）已知硝酸银加热分解时有三种变价元素，用试管收集分解产生 的气体后，将试管倒扣于盛有足量水的水槽中，水能进入试管的5/6。请你写出硝酸银受热分解反应方程式。,信息分析：（1）Cu（NO3）2中二种变价元素只能是N、O，产生的气体是O2和NO2，且n（O2）n（NO2）=14。Cu（NO3）2分解的方程式 为：2Cu（NO3）2 2CuO+O2+4NO2。(2)得到O2和NO2物质的量之比为12，AgNO3分解的方程式为：2AgNO3 2AgO22NO2。,考点1 金属与硝酸反应金属与硝酸反应的一般规律1.金属与硝酸反应一般生成H2

3、，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝 酸一般被还原为NO，极稀硝酸可被还原成NH3，生成NH4NO3。,要点深化,2.足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生 改变。3.反应中硝酸部分作氧化剂被还原，部分起酸的作用生成硝酸盐。,【例1】（海南考题）锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为（）A.2 mol B.1 mol C.0.5 mol D.0.25 mol 解析：,答案：D,变式训练1.向0.3 mol Fe粉与Cu粉的混合物中加入一定量的稀盐酸产生气体a L，然后加入一定量的硝酸，充分反应后固体全部溶解，收集到NO气

4、体b L（气体体积均已换算到标准状况）。则（a+b）的数值可能是（）解析：只有Fe与稀盐酸反应产生H2且为a L;Fe、Cu均能与稀硝酸反应 产生NO。假设Fe只升高到+2价，则有（0.3 mol金属转移0.6 mol e-）即 2a+3b=13.44，分析得出：4.48a+b6.72，只有C项符合题意；假设 全部是铁且氧化产物只有Fe3+，则有2a+3b=20.16,分析得出：6.72a+b10.08,只有D项符合题意。答案：CD,考点2 硝酸的制法1.实验室制法：NaNO3(s)+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3，由于硝 酸受热易分解，因此反应不能加热或只能微热。2.工业制法（1）氨

5、催化氧化生成一氧化氮：4NH3+5O2 4NO+6H2O(在 氧化炉内进行)（2）硝酸的生成：2NO+O2 2NO2 在吸收塔内进行 3NO2+H2O 2HNO3+NO（3）为了充分利用NO，在生产上使用了过量的空气（廉价原料），并 经过多次的氧化和吸收，NO几乎全部转化成HNO3。,（4）有关氨氧化制硝酸的计算，如果O2充足，可直接导出关系式：4NH3 4NO 4NO2 4HNO3 即：1 mol NH3 1 mol HNO3 总反应式可表示为NH3+2O2 HNO3+H2O。（5）尾气 NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O 处理 2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2

6、O 或采用NH3的催化还原法。要点深化（1）讨论该部分内容一定要与环保、平衡理论知识相联系。（2）因硝酸具有强腐蚀性、强氧化性，所以制取硝酸时不能用橡胶管、橡胶塞等。,【例2】（2009海南单科，20-4）工业上常用氨氧化法生产硝酸，其 过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂铑合金丝网）、一氧化氮的氧 化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：（1）氨催化氧化的化学方程式为 4NH3+5O2 4NO+6H2O。（2）原料气中空气必须过量,其主要原因是提高氨的转化率和一氧化 氮的转化率。（3）将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是增大单位质量的催化剂和 反应物的接触面积。（4）水吸收二氧化氮生成硝酸为放热

7、反应，其化学方程为 3NO2+H2O 2HNO3+NO，为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为加压、降温（答2项）。解析：根据工业制取硝酸的反应原理和生产过程等内容回答问题。如（4）结合平衡移动原理来回答。,变式练习2.实验室制取并收集硝酸可用如右图所示装置，其中仪器a为曲颈甑，颈管特别长。在曲颈甑内装入20 g NaNO3和20 mL浓H2SO4，小火加 热，随即有硝酸蒸气冷凝而成的液体出现。用这套装置还可制取并 收集下列哪种物质（）,A.Cl2 B.O2 C.CO2 D.乙酸乙酯解析：经水冷凝后由气态变成液态的物质才可以用上述装置来制取。答案：D,客观题 考查硝酸的性质，NO3的检验

8、、硝酸盐的性质等 内容，要注意题目中设计的隐含条件的挖掘与利用。【考题一】(浙江考题)某合金(仅含铜、铁)中铜和铁的物质的量之和为y mol，其中Cu的物质的量分数为a，将其全部投入50 mL b molL1的 硝酸中，加热使其充分反应(假设NO是唯一的还原产物)。下列说法正 确的是()A.若金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属又开始溶解 B.若金属全部溶解，则溶液中一定含有Fe3,C.若金属全部溶解，且产生336 mL气体(标准状况)，则b0.3D.当溶液中金属离子只有Fe3、Cu2时，则a与b的关系为：b80y(1a/3)审题视点：从金属与硝酸反应的规律分析反应的过程，尤其是要注意在溶液

9、中NO3几乎与所有离子都能大量共存，但注意，当溶液的酸性较强时可形成硝酸，具有还原性的某些离子则不能与其大量共存，如NO3、H、Fe2中任意两者能大量共存，但三者混合则不能大量共存。即：NO3在中性或碱性溶液中不表现氧化性，只有酸性溶液中才表现强氧化性。思路点拨：若再加入硫酸，其中的NO3在酸性条件下能继续氧化剩余的金属，A对；若金属全部溶解，因为不知HNO3是否过量，铁可能被氧化为Fe2，也可能被氧化为Fe3，B错；HNO3的量应大于NO的量，即：0.05 Lb molL10.336 L/22.4 Lmol1，得b0.3，C错；当溶液中金属离子只有Fe3、Cu2时，金属全部溶解，根据反应3C

10、u8HNO3 3Cu(NO3)22NO4H2O，Fe4HNO3 Fe(NO)3NO2H2O，知n(HNO3)n(Cu)8/34n(Fe)，即：0.05 Lb molL1ay8/3 mol4y(1a)mol，得b80y(1a/3)，D对。标准答案：AD,高分解密(1)注意到溶液中只要有H和NO3时，就相当于有了稀硝酸，就要 注意到它的强氧化性。如Cu片加入到KNO3(aq)中不溶解，加入到稀 硫酸中也不溶解，但KNO3(aq)与稀H2SO4混合后铜片就溶解；同时要 注意运用差量法、守恒法、离子方程式法(从离子反应角度认识反应 的本质)。(2)NO3的检验：将待测溶液浓缩后加入铜片和浓硫酸观察，若

11、有红 棕色气体生成，则原溶液中含NO3。主观题 以考查硝酸性质探究、与其它N的化合物或其它元 素化合物知识相联系进行综合推断等内容为主。【考题二】(2009北京理综，28)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的 相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝 酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是 浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。,可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO22NaOH NaNO3NaNO2H2O,(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中盛放的药 品依次是

12、3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹 簧夹后通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入倒 置的烧瓶内。(3)装置中发生反应的化学方程式是Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)2 2NO22H2O。(4)装置的作用是将NO2转化为NO发生反应的化学方程式是3NO2H2O 2HNO3NO,(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生

13、成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)acd。,a.加热该绿色溶液，观察颜色变化b.加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c.向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变 化思路点拨：本题主要考查HNO3的性质、化学实验设计和评价的能力。(1)根据装置特点和实验目的，装置收集NO，装置中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置中应该盛放稀硝 酸。(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需

14、将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。(3)Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O：Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O。,(4)装置中盛放蒸馏水，使NO2与H2O反应生成NO：3NO2H2O 2HNO3NO。(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化 NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装 置中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO则装置液面的上方会产 生红棕色气体。(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置中溶液呈绿 色，可设计将溶解的NO2赶走(a、

15、c方案)再观察颜色变化，也可在 Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案)，确定是否是因溶有NO2引起的。方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的 NO2浓度均可发生变化，无法确定是哪一种因素引起的。,高分解密 设计出浓硝酸能将NO氧化而稀硝酸不能将NO氧化的方案的关键是怎样 得到NO，因为NO遇空气迅速反应生成NO2；本题中是利用NO2可与水反 应生成NO来巧妙设计的且在CO2氛围中；要注意运用题干中给出的一 套仪器，显然从中逸出的是NO2，从中逸出的一定是NO，那么就 可以推出瓶中盛放的是水。实验方法的设计与物质的性质和实验目 的密不可分，对物质性质及常见实

16、验操作方法的积累是设计出正确实 验方案的基本保证。规律支持 酸的氧化性与酸的强氧化性的区别 酸的氧化性一般是指酸电离出的H表现出来的，反应时有氢气生 成；而酸的强氧化性是由酸分子表现出来的，反应时其中心原子被还 原，此时不产生H2。如浓HNO3、浓H2SO4和稀HNO3都有强氧化性，与 金属反应时不能生成H2。,1.(5分)(2010模拟题)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液 和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混 合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜 溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH

17、 溶液的体积是()A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL 解析：,说明Cu转移电子数与1.68 L(标况)O2转移电子数相同，那么n(Cu)n(O2)20.15 mol，n(NaOH)2n(Cu2)0.3 mol5mol/LV(NaOH)mL103 L/mL，V(NaOH)60 mL。答案：A,2.(5分)(2010海滨区期中统考题)如图所示是工业生产硝酸的流程图(空气中O2的体积分数为20%)，下列说法或推断不合理的是(),A.反应A、B、C都是氧化还原反应B.吸收塔中通入的空气不必过量C.假设标准状况下进入吸收塔的NO和空气为4 480 L，则最多可得 HNO3约为

18、2 653.56 gD.工业上还可以联合生产硝酸铵,解析：选项A，反应A为N2、H2合成NH3，反应B为NH3的催化氧化生成NO，反应C为NO、O2和H2O反应生成HNO3，三个反应都是氧化还原反应。选项B，工业上常通过通入过量空气的方法使NO被充分氧化而生成HNO3。选项C，根据反应：4NO3O22H2O 4HNO3，要使生成的HNO3最多，则NO与O2的体积比为43，设标准状况下4 480 L中，含有4a mol NO，则含有15a mol空气，则有：4a15a200，则a10.53，故最多可得HNO3的质量为410.53 mol63 g/mol2 653.56 g。选项D，将合成的NH3

19、与HNO3反应生产NH4NO3。答案：B,3.(5分)(2010改编题)30 mL一定浓度的硝酸与5.12 g铜片反应，当铜 片全部反应完毕后，标准状况下共收集到气体2.24 L(NO和NO2的混合 气体)，则该硝酸的物质的量浓度至少为(),A.9 mol/L B.8.7 mol/L C.5 mol/L D.4 mol/L解析：解法一：根据铜与硝酸反应的两个方程式：(1)3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O(2)Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O可以设参与反应(1)的Cu为x mol，则反应生成的NO气体为 mol，反应消耗的硝酸为 mol，再设参与反应(2

20、)的Cu为y mol，则反应生成的NO2气体为2y mol，反应消耗的硝酸为4y mol，从而可以列出方程组：求得x0.045 mol，y0.035 mol，则消耗的硝酸为 4y0.26 mol，其浓度为 mol/L，只能选B。,解法二：根据质量守恒定律，由于铜片只与硝酸完全反应，则产物应为硝酸铜，且其物质的量与原来的铜片一样，均为5.12/640.08(mol)，从产物的化学式Cu(NO3)2可以看出，参与复分解反应提供NO3的HNO3是0.16 mol，而反应的气态产物，无论是NO还是NO2，每一个分子中都含有一个N原子，则气体的物质的量就相当于参与氧化还原反应的HNO3的物质的量，现有气

21、体2.24 L，即有0.1 mol HNO3参与了氧化还原反应，故消耗的硝酸为0.160.10.26(mol)，其最低浓度为 mol/L，只能选B。从以上两种方法可以看出，本题是选择题，只要求出结果便可，而解此题的关键之处在于能否熟练应用质量守恒定律，第二种方法运用了守恒法，所以运算量要少得多，也不需要先将化学方程式列出、配平，从而大大缩短了解题时间，也避免了因不知按哪一个方程式来求硝酸的量所导致的恐慌。答案：B,4.(5分)(2010模拟题)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸中。若反应 中硝酸被还原只产生4 480 mL NO2气体和336 mL N2O4气体(标准状况 下)，在反应后的溶

22、液中加入足量的NaOH溶液，生成沉淀的质量为()A.9.02 g B.8.51 g C.8.26 g D.7.04 g 解析：物质的变化情况如下：,根据物质变化情况知生成沉淀的质量为：m4.6m(OH)Cu、Mg失去电子的物质的量结合的OH的物质的量，而Cu、Mg失去 电子的物质的量等于HNO3得到电子的物质的量：4.48 L22.4 L/mol 0.336 L22.4 L/mol20.23 mol 所以生成沉淀的质量为：m4.6 gm(OH)4.6 g0.23 mol17 g/mol8.51 g。答案：B5.(10分)(2010模拟题)已知：硝酸盐受热可以分解，其中活泼程度介 于Mg、Cu(

23、包括Mg、Cu)之间的硝酸盐分解生成相应的氧化物NO2、O2。图中均为中学化学常见物质，其中B为红棕色气体，D、E、F、A 为无色气体，C的硫酸盐溶液通常为蓝色，它们之间有如下转化关系(其中反应产物中的水已略去)。,请回答相关问题：(1)反应中属于非氧化还原反应的是(填序号)；AG中，其水溶液能导电，但其本身属于非电解质的是 NO2、NH3(填化学式)。(2)写出反应的化学方程式Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O。,(3)写出电解X溶液的阳极反应式 4OH4e O22H2O(或2H2O4e O24H)。(4)写出反应的离子方程式。解析：根据框图中X受热后分解可得A、B、D三种

24、物质，且B为红棕色 气，那么B为NO2，D为O2。由X的水溶液电解得到O2(说明阳极上是OH 离子放电)和Y，综合推断X为Cu(NO3)2，Y为HNO3，A为CuO，C为Cu，E 为NO，G为N2，F为NH3。其他答案根据题目要求很易得出。*(2010泰安一中期中考题)将加热至红热的2.4 g木炭投入盛有足 量12 molL1浓HNO3的试管中，立即塞好塞子，如图所示，连接 好各装置(事先已检验装置的气密性)。,3NO2H2O 2H2NO3NO,请回答：(1)反应开始后撤去酒精灯，试管a中除看到本炭剧烈燃烧，最后消失外，还观察到的现象是。(2)试管b中最终_(填“有”或“无”)沉淀产生，原因是

25、_。(3)试管c中发生反应的化学方程式为。(4)集气瓶e中最后收集到的气体为_ _ _，理论上该气体的总体积为_L(标准状况)，实际上数值_(填“偏大”或“偏小”)。,试管上部充满红棕色气体,无,NO2与水反应生成了足量的HNO3,Ba(OH)22CO2 Ba(HCO3)2(也可以分开写成2个),一氧化氮(或NO),6.0,偏小,解析：木炭与热浓HNO3反应为：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O。n(C)0.2 moln(CO2)0.2 mol，n(NO2)0.8 mol。nCa(OH)22.0105 mol，可见b中Ca(OH)2可被NO2产生的HNO3完全消耗掉，进入C中的CO2可将Ba(OH)2完全消耗且CO2有剩余，再进入NaOH溶液中，最后e中收集到NO气体，且为 22.4 L6 L。其实在b中也发生了碱吸收NO2、NO的反应，在c或d中也可能发生了类似的反应，所以实际上收集到的NO小于6 L。,点击此处进入 练习作业手册,点击此处进入 本章综合提升,